روبیدیم

روبیدیم، ₃₇Rb

روبیدیم
تلفظ	‎/ruːˈbɪdiəm/‎ ​(roo-BID-ee-əm)
ظاهر	grey white
جرم اتمی استاندارد (Ar، استاندارد)	۷۰۰۱۸۵۴۶۷۸۰۰۰۰۰۰۰۰۰♠۸۵٫۴۶۷۸(۳)[۱]
روبیدیم در جدول تناوبی
K ↑ Rb ↓ Cs کریپتون ← روبیدیم → استرانسیم
عدد اتمی (Z)	37
گروه	1: هیدروژن و فلزهای قلیایی
دوره	دوره 5
بلوک	بلوک-s
دسته	Alkali metal
آرایش الکترونی	[Kr] 5s^1
لایه الکترونی	2, 8, 18, 8, 1
ویژگی‌های فیزیکی
فاز در STP	جامد
نقطه ذوب	312.46 K ​(39.31 °C, ​102.76 °F)
نقطه جوش	961 K ​(688 °C, ​1270 °F)
چگالی (near r.t.)	1.532 g/cm^3
در حالت مایع (at m.p.)	1.46 g/cm^3
نقطه بحرانی	(extrapolated) 2093 K, 16 MPa
حرارت همجوشی	2.19 kJ/mol
آنتالپی تبخیر	75.77 kJ/mol
ظرفیت حرارتی مولی	31.060 J/(mol·K)
فشار بخار فشار (Pa) ۱ ۱۰ ۱۰۰ ۱ K ۱۰ K ۱۰۰ K در دمای (K) 434 486 552 641 769 958
ویژگی‌های اتمی
عدد اکسایش	−1, +1 (a strongly basic اکسید)
الکترونگاتیوی	مقیاس پائولینگ: 0.82
انرژی یونش	1st: 403 kJ/mol 2nd: 2632.1 kJ/mol 3rd: 3859.4 kJ/mol
شعاع اتمی	empirical: 248 pm
شعاع کووالانسی	pm 220±9
شعاع واندروالسی	303 pm
خط طیف نوری روبیدیم
دیگر ویژگی ها
ساختار بلوری	​(bcc)
سرعت صوت thin rod	1300 m/s (at 20 °C)
رسانندگی گرمایی	58.2 W/(m·K)
رسانش الکتریکی	128 n Ω·m (at 20 °C)
رسانش مغناطیسی	پارامغناطیس[۲]
مدول یانگ	2.4 GPa
مدول حجمی	2.5 GPa
سختی موس	0.3
سختی برینل	0.216 MPa
شماره ثبت سی‌ای‌اس	7440-17-7
ایزوتوپ‌های روبیدیم
ایزوتوپ فراوانی نیمه‌عمر (t۱/۲) حالت فروپاشی محصول ^83Rb syn 86.2 d ε - ^83Kr γ 0.52, 0.53, 0.55 - ^84Rb syn 32.9 d ε - ^84Kr نشر پوزیترون 1.66, 0.78 ^84Kr γ 0.881 - β^− 0.892 ^84Sr ^85Rb 72.168% ^85Rb ایزوتوپ پایدار است که 48 نوترون دارد ^86Rb syn 18.65 d β^− 1.775 ^86Sr γ 1.0767 - ^87Rb 27.835% 4.88‎×۱۰^۱۰ y β^− 0.283 ^87Sr

روبیدیم (به انگلیسی: Rubidium) با نماد شیمیایی Rb و عدد اتمی ۳۷ از عنصرهای گروه نخست جدول تناوبی عناصر است. روبیدیم یک فلز قلیایی نرم و به رنگ نقره‌ای - سفید است و جرم اتمی آن ۸۵٫۴۶۷۸ می‌باشد. روبیدیم در حالت عنصری با ویژگی‌هایی شبیه دیگر فلزهای قلیایی، به شدت واکنش پذیر است، مانند واکنش شدید با اکسیژن در هوای محیط. ^۸۵Rb تنها ایزوتوپ پایدار روبیدیم است. ^۸۷Rb ایزوتوپ دیگر روبیدیم است که دچار واپاشی هسته‌ای می‌گردد و نیمه‌عمری برابر با ۴۹ میلیارد سال دارد بیش از سه برابر عمر برآورد شده برای جهان. ^۸۷Rb نزدیک به ۲۸٪ روبیدیم طبیعی موجود را تشکیل می‌دهد. شیمی‌دان آلمانی روبرت بونزن و گوستاو کیرشهف در سال ۱۸۶۱ روبیدیم را کشف کردند آن‌ها به کمک روش طیف‌سنجی تابشی این عنصر را پیدا کردند. روبیدیم به آسانی بخار می‌شود و بازهٔ گسترده‌ای از طیف‌ها را جذب می‌کند و این باعث می‌شود که این عنصر هدف معمول دستکاری لیزری اتم‌ها شود.

موجودات زنده برای ادامهٔ زندگی به روبیدیم نیاز ندارند با این حال یون‌های روبیدیم همانگونه که یون‌های پتاسیم در سامانه‌های زنده نقش دارند، رفتار می‌کنند: به این ترتیب که این یون‌ها به صورت فعال توسط سلول‌های گیاهی و جانوری جذب می‌شوند.

ویژگی‌ها

روبیدیم فلزی است نرم، شکل‌پذیر و به رنگ نقره‌ای - سفید.^[۳] این فلز در دمای ۳۹٫۳۱ درجهٔ سانتی گراد (۱۰۲٫۷ فارنهایت) ذوب می‌شود و در ۶۸۸ درجهٔ سانتی گراد به جوش می‌آید. در میان فلزهای قلیایی غیر پرتوزا دومین عنصری است که بیشترین الکترونگاتیوی را دارد. مانند دیگر عناصر گروه خود به شدت با آب وارد واکنش می‌شود، با جیوه تشکیل ملغمه و با طلا، آهن، سزیم، سدیم و پتاسیم می‌تواند تشکیل آلیاژ دهد. با وجود آنکه روبیدیم و لیتیم هر دو در یک گروه جای دارند ولی نمی‌توانند با هم تشکیل آلیاژ دهند.^[۴] این واکنش‌های روبیدیم اغلب بسیار شدید است و باعث آتش گرفتن (سوختن) گاز هیدروژن آزاد شده می‌شود. حتی گزارش شده‌است که هیدروژن در هوای محیط هم توانسته خود به خود آتش بگیرد و واکنش دهد.^[۳] انرژی یونیزه شدن هیدروژن بسیار پایین است و تنها ۴۰۶ kJ/mol می‌باشد.^[۵] در آزمون شعله هر دو رنگ بنفش بسیار نزدیک به همی را از خود نشان می‌دهند برای همین برای تشخیص این دو از هم حتماً باید از روش‌های طیف‌سنجی بهره جست.

ترکیب‌ها

مقالهٔ اصلی: ترکیب‌های روبیدیم

می‌توان گفت کلرید روبیدیم یا RbCl پرکاربردترین ترکیب از این عنصر است. در زیست‌شیمی جهت برداشت DNA از سلول و همچنین به عنوان نشانگر زیست‌شیمی با توجه به جایگزینی‌اش با پتاسیم در مقدارهای بسیار کم، کاربرد دارد. چون در سامانه‌های زنده در مقدار کم به آسانی مصرف می‌شود و با پتاسیم جایگزین می‌گردد. دیگر ترکیب پرکاربرد روبیدیم، مادهٔ خورندهٔ هیدروکسید روبیدیم یا RbOH است. این ماده، آغازگر بسیاری از فرایندهای شیمیایی با پایهٔ روبیدیم است. کربنات روبیدیم یا RbCO₃ در برخی از شیشه‌های نوری کاربرد دارد. سولفات مس روبیدیم Rb_۲SO_۴ • CuSO_۴ • ۶H_۲O. ترکیب پرکاربرد دیگر یدید نقرهٔ روبیدیم یا RbAg_۴I_۵ است که در میان بلورهای یُدی از بالاترین رسانایی الکتریکی در دمای اتاق برخوردار است. این ویژگی در برخی باتری‌ها کاربرد دارد.^[۶][۷]

تعدادی از اکسیدهای روبیدیم عبارتند از: Rb_۲O و Rb_۶O و Rb_۹O_۲ که همگی این‌ها اگر فلز روبیدیم در هوای آزاد قرار گیرد می‌توانند تشکیل شوند. اگر میزان اکسیژن محیط بیش از اندازهٔ معمول باشد، روبیدیم می‌تواند تشکیل یک سوپراکسید RbO_۲ دهد. نمک‌های فلوئورید روبیدیم، کلرید روبیدیم، برمید روبیدیم و یدید روبیدیم همگی از واکنش این عنصر با هالیدها ایجاد می‌شوند.

ایزوتوپ‌ها

مقالهٔ اصلی: ایزوتوپ‌های روبیدیم

روبیدیمی که در طبیعت یافت می‌شود دارای دو ایزوتوپ است، ۷۲٫۲٪ از ایزوتوپ پایدار ^۸۵Rb و ۲۷٫۸٪ از ایزوتوپ^[۸] پرتوزای ^۸۷Rb. روبیدیم طبیعی، خود پرتوزا است و دارای فعالیت ویژهٔ ۶۷۰ Bq/g می‌باشد. این مقدار کافی است تا یک فیلم عکاسی را در ۱۱۰ روز خراب کند.^[۹][۱۰] جدا از دو ایزوتوپی که نام برده شد، روبیدیم دارای ۲۴ ایزوتوپ دیگر نیز است که نیمه عمری برابر با ۳ ماه دارند و بسیاری از آن‌ها بسیار پرتوزایند و کاربرد کمی هم دارند.

^۸۷Rb نیمه‌عمری برابر با ۴۸٫۸×۱۰^۹ سال دارد که بیش از سه برابر عمر برآورد شده برای جهان یعنی ۱۳٫۷۵ ± ۰٫۱۱ ×۱۰^۹ سال است.^[۱۱] در کانی‌ها روبیدیم به آسانی جایگزین پتاسیم می‌گردد. برای همین همه جا پیدا می‌شود.

یکی از ایزوتوپ‌های ساختگی روبیدیم، روبیدیم-۸۲ است که با روش گیراندازی الکترون از پسماند واپاشی استرانسیم-۸۲ با نیمه عمر ۲۵٫۳۶ روز بدست می‌آید. خود این ایزوتوپ روبیدیم نیمه عمرش ۷۶ ثانیه‌است و از پسماند آن می‌توان ایزوتوپ پایداری از کریپتون-۸۲ بدست آورد.^[۸]

منابع

1. Meija, J.; et al. (2016). "Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)". شیمی محض و کاربردی(نشریه). 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.
2. Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.
3. Ohly, Julius (1910). "Rubidium". Analysis, detection and commercial value of the rare metals. Mining Science Pub. Co.
4. Holleman, Arnold F.; Wiberg, Egon; Wiberg, Nils (1985). "Vergleichende Übersicht über die Gruppe der Alkalimetalle". Lehrbuch der Anorganischen Chemie (به آلمانی) (91–۱۰۰ ed.). Walter de Gruyter. pp. 953–۹۵۵. ISBN 3-11-007511-3.
5. Moore, John W; Stanitski, Conrad L; Jurs, Peter C (2009-01-21). Principles of Chemistry: The Molecular Science. p. 259. ISBN 978-0-495-39079-4.
6. Smart, Lesley (1995). "RbAg₄I₅". Solid state chemistry: an introduction. CRC Press. pp. 176–۱۷۷. ISBN 978-0-7487-4068-0. {{cite book}}: Unknown parameter |coauthor= ignored (|author= suggested) (help)
7. Bradley, J. N. (1967). "Relationship of structure and ionic mobility in solid MAg₄I₅". Trans. Faraday Soc. 63: 2516. doi:10.1۰۳۹/TF۹۶۷۶۳۰۲۵۱۶. {{cite journal}}: Check |doi= value (help); Unknown parameter |coauthor= ignored (|author= suggested) (help)
8. Audi, Georges (2003). "The NUBASE Evaluation of Nuclear and Decay Properties". Nuclear Physics A. Atomic Mass Data Center. 729 (1): 3–۱۲۸. Bibcode:2003NuPhA.729....3A. doi:10.1۰۱۶/j.nuclphysa.2003.۱۱٫۰۰۱. {{cite journal}}: Check |doi= value (help)
9. Strong, W. W. (1909). "On the Possible Radioactivity of Erbium, Potassium and Rubidium". Physical Review (Series I). 29 (2): 170–۱۷۳. Bibcode:1909PhRvI..29..170S. doi:10.۱۱03/PhysRevSeriesI.2۹٫۱۷۰. {{cite journal}}: Check |doi= value (help)
10. Lide, David R; Frederikse, H. P. R (1995-06). CRC handbook of chemistry and physics: a ready-reference book of chemical and physical data. pp. 4–۲۵. ISBN 978-0-8493-0476-7. {{cite book}}: Check date values in: |date= (help)
11. "Seven-Year Wilson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Sky Maps, Systematic Errors, and Basic Results" (PDF). nasa.gov. Retrieved 2011-02-01. (see p. 39 for a table of best estimates for various cosmological parameters)